La oxidación electrolítica por plasma (PEO) se utiliza ampliamente como un método de modificación de superficie para mejorar la resistencia a la corrosión de la aleación de Mg, el material biodegradable más utilizado en implantes ortopédicos. Sin embargo, los poros y grietas que se forman fácilmente en la superficie de PEO son desfavorables para la resistencia a la corrosión a largo plazo. En este estudio, para resolver este problema, utilizamos procesos de inmersión simples para construir capas duplex de oxihidróxido de Mn y Fe en el AZ31 tratado con PEO (PEO-Mn/Fe). Como grupos de control, también se fabricaron capas individuales de oxihidróxido de Mn y Fe en PEO (denotadas como PEO-Mn y PEO-Fe, respectivamente). PEO-Mn mostró una morfología porosa similar a la muestra de PEO. Sin embargo, las películas de PEO-Fe y PEO-Mn/Fe sellaron completamente los poros en las superficies de PEO, y no se observaron grietas incluso después de que las muestras se sumergieron en agua durante 7 días. En comparación con PEO, PEO-Mn y PEO-Fe, PEO-Mn/Fe exhibió una corriente de autocorrosión significativamente más baja, lo que sugiere una mejor resistencia a la corrosión. La cultura celular in vitro C3H10T1/2 mostró que PEO-Fe/Mn promovió el mejor crecimiento celular, actividad de fosfatasa alcalina y expresión de genes relacionados con el hueso. Además, el experimento de implantación en fémures de ratas mostró que el Mg recubierto con PEO-Fe/Mn mostró las mejores capacidades de regeneración ósea y osteointegración. Debido a la mejorada resistencia a la corrosión y osteogénesis, la película de PEO-Fe/Mn en la aleación de Mg es prometedora para aplicaciones ortopédicas.